厉害了!转基因改造让猪“节能减排”

文章作者:bianji3 | 2018-06-26
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         猪作为重要的经济动物是人类生活关系最为密切的家畜之一。因其妊娠期短,繁殖力很强,后代生长快等特点又使猪成为常用的实验研究动物。猪在解剖、组织、生理和营养代谢等方面均与人类最接近,因此,转基因猪吸引了众多科学家的极大热情,成功实例也证明了其在生命科学研究中具有独特的优越性和实用价值。

      转基因食品早已不是什么稀奇事,比如转基因大米、大豆、玉米、棉花等。转基因农作物的出现,最主要的目的是为了增加产量,提供更多实惠粮食,减少杀虫剂喷洒,其次还能让农产品变得更美味。

基因改造出来的金色米 (图源:Wikipedia)基因改造出来的金色米 

  不过,有人一听到转基因就害怕。其实完全没必要,这只是一个定义问题。我们现在吃的各种水稻、小麦、香蕉、玉米乃至现在袁隆平杂交出来的水稻,与祖先植株相比都是高度转基因的。

野生香蕉在没有转基因之前根本不能吃(图源:Wikipedia)野生香蕉在没有转基因之前根本不能吃

  但我们并不认为它们是转基因的,因为那是用传统方式杂交培育的,而现在只是换了一种更便捷的方式,就是通过转基因技术。

  最近,为了响应国家对环境保护的号召,研究转基因技术的科学家们将目光转向了猪。

  为什么要选猪作为转基因对象呢?

  在全球范围内,人们消费的猪肉比其他任何肉类都要多。但同时,猪的养殖生产过程也会对环境产生污染。比如,猪饲料中大部分的氮磷不能被猪消化吸收,会随猪粪排出体外,最后污染环境;猪放的屁,也就是甲烷,也是温室气体的重要来源。

  如果你还是不太明白,那就举个例子吧!

  ‘水华’现象就是氮磷过量排放,对环境造成的影响的产物之一。‘水华’是发生在淡水中,由于水体中氮磷含量过高导致藻类、细菌或浮游生物突然性过度增殖的一种自然现象,同时也是一种二次污染。通常水的颜色呈现出绿色或蓝色。

2011年10月,湖经历了几十年来最严重的水华。大暴雨将肥料冲进湖中,促进了微胱氨酸的生长,产生蓝藻菌。(图源:Wikipedia)  2011年10月,湖经历了几十年来最严重的水华。大暴雨将肥料冲进湖中,促进了微胱氨酸的生长,产生蓝藻菌。(图源:Wikipedia)

  ‘水华’造成的危害是巨大的,它会使我们的饮用水变得不再安全,而藻类毒素还会通过食物链影响人类健康。例如蓝藻的次生代谢产物能损害肝脏,甚至有致癌可能性。当然,水华只是影响之一,除此之外,过量的氮会渗入浅层地下水中,使井水或河水中的亚硝酸盐含量增加;土壤结构失调、土地板结;碳氮比失衡使植株茎基部和根部组织遭受破坏……因此,就会出现上文提到的污染环境的情况。

  为了减少氮磷的排放,国内养殖场会将酶制剂添加到猪粮中

  那什么是酶制剂?动物消化用的酶类,可以在动物(及人)的消化器官内找到,既然是在消化器官,那它的作用就很明显是帮助消化了。而饲料用的酶制剂是从生物(包括动物、植物、微生物)中提取的具有生物催化能力的物质,再加上其他添加剂,用于提高饲料利用率的制品。

  但添加酶制剂必然会增加猪的饲养成本,所以科学家们想出了另一种方法,从根本解决这个问题:制造转基因猪。虽然短期来说研发的费用会远高于在饲料中添加酶,但是长期来看这才是最划算的投资。

图源:pixabay

  通过转基因技术,华南农业大学的研究人员已经成功培育出一种可以高效率消化氮磷的转基因猪。他们将需要的酶(甘露聚糖酶,木聚糖酶和植酸酶)的DNA片段转移到猪的体细胞核中,利用体细胞核移植技术获得转基因克隆猪。分泌这些酶的地方是唾液腺,所以对饲料的消化从嘴巴就开始了,这样保证了对氮磷的消化过程更有效。

  通过进行猪的消化代谢实验,对猪的粪便进行收集,测定粪便与饲料中的氮磷含量,通过计算便得到了猪的消化率,消化率越高一方面说明对营养的利用率越高,另一方面说明排放出的氮磷越少。

猪粪堆(图源:Adam Ward)猪粪堆

  通过测定转基因猪和非转基因猪的消化率发现,植酸酶转基因猪粪磷排放量比非转基因猪显著减少24.4% ,饲料中磷的表观消化率比非转基因猪提高 46.2%;实验结果表明,这些转基因猪为当之无愧的“环保猪”。

  至于人们担心的生物安全问题,转基因猪几乎不存在基因逃逸或扩散,并没有对环境造成基因污染。所以这个也没什么好担心的。

  那我们是不是很快就能在市场上见到转基因猪呢?没有想像那么快,其实转基因猪早已是一个成熟的技术了,早在1988年,澳大利亚scammark教授将猪生长激素基因注入猪的受精卵,获得了“超级猪”;在我国,2008年首批转基因保健猪就在武汉培育成功了。

  但法律法规的进展没有科学家预想的那么快。无论是在中国、欧洲还是美国,对于用最新的基因工程技术获得的转基因禽畜的管理并没有变得更宽松。所以,虽然转基因技术在动物身上的应用早已成熟,但转基因猪的上市时间还是一个问题。

    从转基因猪的诞生至今20年时间里,转基因猪的研究经历了起步期、平台期、发展期的历程,进展很快。

      近几年来,随着核移植等转基因技术的不断完善和分子生物学的迅猛发展,转基因猪的研究进展很快。将转基因猪技术研究与家畜育种学、医药学和市场研发等学科密切结合,将满足市场对高产优质的家畜育种、人类器官移植供体和动物生物反应器多方面的需求,前景十分美好。

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